KR20200091474A - 공업용 노 및 공업용 노 내부의 연소를 조절하기 위한 공정 - Google Patents

공업용 노 및 공업용 노 내부의 연소를 조절하기 위한 공정 Download PDF

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KR20200091474A
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Abstract

본 발명은 예를 들어 반-완성 철강 제품, 금속 및 무기 재료를 처리하기 위해 사용될 수 있는 공업용 노(1)에 관한 것으로서, 상기 공업용 노는:
- 연소가 발생되며 상기 연소에 의해 생성된 고온의 가스가 노 안에서 처리되어야 하는 재료(P)들과 직접 접촉되는 고온 챔버(3)를 포함하고;
- 연료와 희석액을 고온 챔버(3) 내에 주입하기 전에 연료와 희석액을 혼합하도록 배열된 믹서(11)를 포함하는 주입 시스템을 포함하는 연소 안정화 시스템을 포함한다.
희석액은 연소 생성물 내의 질소산화물의 양을 줄이는 효과를 가진다. 본 발명의 공업용 노는 연무 내에 있는 필요한 NOx 배출량 및 희석액의 소모량을 현저하게 감소시킨다.

Description

공업용 노 및 공업용 노 내부의 연소를 조절하기 위한 공정{INDUSTRIAL FURNACE AND PROCESS FOR CONTROLLING THE COMBUSTION INSIDE}
본 발명은 본 명세서에 참조문헌으로서 기재된 이탈리아 출원번호 MI2013A001093를 기초로 우선권을 주장하고 있다.
본 발명은 일반적으로 공업용 연소 공정에서 공업용 노에 의해 생성되는 질소산화물의 배출량을 없애거나 적어도 줄이기 위한 시스템 및 공정에 관한 것이다.
무염 연소(flameless combustion)는 공업용 연소에서 특히 소위 자유 연소(free combustion) 타입의 노에서 질소산화물(NOx)의 배출량을 줄이기에 적절한 방법일 수 있는데, 상기 자유 연소 타입의 노에서는 노를 가열시키는 연소가 동일한 챔버, 즉 고온 챔버(hot chamber)로 지칭되는 챔버 내에서 발생되며, 가열되어야 하는 재료 또는 대상물은 상기 고온 챔버 내에 위치된다. 하지만, 무염 연소에 영향을 미치는 다수의 물리적 변수들: "볼 수 없는" 현상에 대한 불충분한 모니터링 공정, 다양한 버너(burner) 사이에 존재할 수 있는 상호작용, 고온 챔버 내에 있는 유체 동력학과 연소 운동학과의 상대적 상호작용에 영향을 미치는 고온 챔버의 기하학적 특성, 및 가열되어야 하는 재료 또는 제품이 챔버 내에 전달되는 가열 특성 및 가변적인 형태를 가진다는 사실 등은 모두 연소 공정 내에서 국지적 불안정성을 생성할 수 있는 요인들로서, 이러한 불안정성은 핫 스폿(hot spot) 즉 전체 NOx의 생성을 증가시키며 따라서 이러한 유해한 배출량을 줄이는 노력을 좌절시키는 국지적 열 스파이크(thermal spike)와 관련이 있다.
현재, 적절한 희석액 제제를 주입함으로써 상기 열 스파이크의 형성을 제한하는 방법이 알려져 있는데, 보다 구체적으로는, NOx의 배출량을 줄이도록 전기 에너지를 생성하기 위해 보일러 내에 수증기(water vapor)를 주입하는 방법이 알려져 있다. 하지만, 이러한 대형의 무분별한 주입 방법은 국지적 현상을 고려하지 않음으로써 연소 챔버의 전체 용적 문제를 수반한다.
게다가, 연소기(combustor) 내에 희석액을 주입하면, 상당한 양의 에너지가 이송되는 연무(fume)의 엄청난 부피로 인해 비소모량(specific consumption)이 증가하게 되고, 외부의 환경에 대해 시스템의 열손실이 커지게 된다. 이러한 이유로, 열공정(thermal process) 내에 많은 양의 희석액을 무분별하게 주입하는 것은, 일반적으로, 열공정에 유용한 효과를 주기 위해 연소되는 상당한 양의 연료로 인해, 소모량이 늘어나고 그에 따라 이산화탄소의 배출량이 증가하기 때문에, 바람직하지 못하다.
본 발명의 한 목적은, 위에서 언급한 종래 기술의 문제와 결점을 해결하는 것으로서, 특히, 연소에 있어 희석액 공급량을 줄일 수 있고 공업용 연소에서 질소산화물의 배출량을 줄이기 위한 시스템 및 공정을 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 양태에서, 상기 목적은 청구항 제1항에 따른 특징들을 가진 공업용 노(industrial furnace)로 구현된다.
본 발명의 제2 양태에서, 상기 목적은 청구항 제9항에 따른 특징들을 가진 공업용 노 내의 연소를 조절하기 위한 공정으로 구현된다.
본 발명으로 구현될 수 있는 이점들은, 통상의 기술자들에게, 첨부된 도면들을 참조하여 비-제한적인 예로서 제공된 특정 실시예를 기술한 하기 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 한 특정 실시예에 따른 공업용 노의 세로방향 도면, 특히 단면도;
도 2는 도 1의 노의 연소 안정화 시스템의 기능적인 다이어그램을 도시한 도면;
도 3은 도 1의 노의 인젝터의 측면도이다.
도 1-3은 본 발명의 한 특정 실시예에 따른 공업용 노(industrial furnace)에 관한 것으로서, 이 공업용 노는 전반적으로 도면부호 1로 표시된다. 노(1)는, 추가적인 고온 작업 공정을 거치기 전에, 예를 들어 슬래브(slab), 봉강(bloom), 와이어 로드(wire rod), 빌릿(billet), 시트(sheet) 및 그 외의 다른 반-완성 철강 제품(semi-finished siderurgical product)을 가열시키기 위해 사용되는 타입으로 구성될 수 있거나, 혹은 무기(inorganic) 비-금속 재료, 가령, 예를 들어, 세라믹 재료, 또는 일반적으로 소결 또는 용융 재료를 가열시키기 위한 노 타입으로 구성될 수 있다. 상기 노(1)에는 연소가 발생되며 상기 연소에 의해 생성된 고온의 가스가 노 안에서 처리되어야 하는 재료들과 직접 접촉되어 재료들에 가스가 직접 흐르는 고온 챔버(3)가 제공된다.
고온 챔버(3)는 예를 들어 전체적으로 직육면체 형태를 가진 직선형 터널(rectilinear tunnel)일 수 있는데, 상기 터널의 터널의 단부들에서 이동식 분리 벽(dividing wall)(5)에 의해 닫히며, 상기 이동식 분리 벽들은, 가공되어야 하는 제품 또는 재료(P)가 삽입될 수 있도록, 가령, 예를 들어, 롤러 평면(roller plane) 또는 그 외의 다른 적절한 이동 시스템(7), 가령, 예컨대, 적절한 연속 롤러 컨베이어(continuous roller conveyor) 상에서 이송될 수 있도록 개구(opening)가 열릴 수 있다.
게다가, 노(1)에는 연소 안정화 시스템(9)이 제공되며, 상기 연소 안정화 시스템(9)은:
- 연료와 희석액(diluent)을 고온 챔버(3) 내에 주입하기 전에 연료와 희석액을 혼합하도록 배열된 믹서(11)를 적어도 포함하는 주입 시스템을 포함하며, 여기서 희석액은 연료 및 적절한 조연제(comburent), 가령, 예를 들어, 대기의 산소 간의 연소로부터 제품 내에 생성되는 질소산화물(NOx)의 양을 줄이는 효과를 가진다. 게다가, 주입 시스템은 예를 들어 믹서(11)에 희석액과 연료를 공급하는 적절한 펌프(21, 23)를 포함할 수도 있다.
믹서(11)는 제트 파이프(jet pipe) 또는 인젝터(12)를 포함할 수 있으며, 제트 파이프 또는 인젝터(12)는 외부 관형 로드(tubular rod) 또는 또 다른 외부 덕트(13)를 포함할 수 있는데, 상기 외부 관형 로드 또는 또 다른 외부 덕트는 또 다시 내부에 관형 로드 또는 또 다른 내부 덕트(15)를 포함한다(도 3). 외부 덕트(13) 및 내부 덕트(15) 중 하나에는 조연제, 가령, 예를 들어, 가스 또는 액체 탄화수소의 혼합물이 공급되며, 내부 덕트(15) 또는 외부 덕트(13) 중 다른 하나에는 희석액이 공급된다. 희석액은 수증기인 것이 바람직한데, 다른 것들과 상이할 뿐만 아니라 그 외에도 낮은 비용을 가지며 연소를 위해 질소 화합물을 첨가할 필요가 없는 이점을 제공하기 때문이다.
관형 로드 또는 내부 덕트(15)에는, 이들 가까이 또는 이들의 끝단(tip)에서, 하나 또는 그 이상의 주입 홀(150)이 제공되는 것이 바람직하며, 상기 하나 또는 그 이상의 주입 홀(150)을 통해 연료 또는 희석액이 외부 덕트(13) 내에서 흐르는 연료 또는 희석액의 흐름 내에 주입된다. 일단 연료 및 희석액이 외부 덕트(13) 내에서 혼합되고 나면, 연료 및 희석액은 외부로 배출되는데 예를 들어 수렴 덕트(convergent duct)(25)의 마지막 관(last tract)을 통해 연소 챔버(3) 내에 유입된다.
하나 또는 그 이상의 인젝터(12)는 상대적 버너(relative burner)(14) 내에 삽입되는 것이 바람직한데, 상기 상대적 버너는, 가능하다면, 연료와 희석액을 조연제, 가령, 예를 들어, 산소, 그 외에도, 대기로부터의 산소와 혼합한 후에, 연료와 희석액의 혼합물을 점화시킨다.
도 3에 "PF"로 표시된 것은 버너 또는 버너(14)들이 고온 챔버(3)로 이어지고(lead) 고온 챔버(3)를 향하는 노의 내부 벽을 가리킨다.
바람직하게, 챔버(3) 내에 연료와 희석액이 분포되는 것을 추가로 향상시키기 위하여, 노(1)에는 몇몇 믹서(11) 또는 인젝터(12)가 제공될 수 있다.
게다가, 고온 챔버 내에서 연소 동안 화염(flame) 및 그 외의 다른 핫 스폿이 형성되는 것을 없애거나 혹은 임의의 경우에서는 이들이 형성되는 것을 줄일 수 있도록 하기 위하여, 노(1)에는 주입 시스템에 작동하도록 배열된 컨트롤 시스템(17)이 제공된다. 본 발명에서 사용된 용어 "핫 스폿(hot spot)"은, 온도의 집중도(concentration)에 상응하는, 고온 챔버의 전체적인 용적(volume)에 대해 상대적으로 작은 면적을 의미하는데, 이들은 종종 육안으로 보일 수 있는 대략 수 센티미터의 직경을 가진 구상형 화염(globular flame)으로서 제공된다.
유리하게, 컨트롤 시스템(17)은 고온 챔버(3) 내에서 광학, 전자기, 기계적 진동을 탐지하도록 배열된 진동 탐지기(19), 가령, 예를 들어, 음향 마이크로폰(acoustic microphone) 또는 가속도계(accelerometer)를 적어도 포함하며, 고온 챔버 내에서 연소 동안 화염(flame) 및 그 외의 다른 핫 스폿이 형성되는 것을 없애거나 혹은 임의의 경우에서는 이들이 형성되는 것을 줄여서 고온 챔버(3) 내에서 가능한 최대한 무염 연소(flameless combustion) 상태를 유지할 수 있도록 하기 위하여, 상기 진동 탐지기의 탐지에 따라 주입 시스템을 조절하도록 배열된다.
하나 이상의 진동 탐지기(19)는, 바람직하게는, 실질적으로 10 헤르츠 내지 30 킬로 헤르츠 사이, 보다 바람직하게는, 20 헤르츠 내지 20 킬로 헤르츠 사이에 포함된 주파수 대역에 있는 진동을 탐지하도록 배열된다. 실제로, 실질적으로 이러한 음향 주파수(acoustic frequency) 대역은 불안정한 핫 스폿의 존재, 형성 및 소멸을 탐지할 수 있도록 하는데 특히 중요한 것으로 밝혀졌다.
유리하게, 하나 이상의 진동 탐지기는 광검출기(photodetector) 즉 가시광선 및/또는 적외선 및/또는 자외선 스펙트럼 내에서 전자기 방사선을 위한 센서를 포함한다. 광검출기는 광검출기가 배치되는 공장 및 노 안에 존재하는 소음(noise) 및 피할 수 없는 기계적 진동에 의해 영향을 받지 않으며, 실질적으로 핫 스폿이 아니라 화염이 있는 상태로 또는 화염 없이 연소가 발생되는 지에 따른다는 것을 현저하게 나타내는 이점을 제공한다. 탐지에 있어서, 자외선 주파수 및 적외선 주파수 뿐만 아니라 가시광선 스펙트럼 내에서 가릴 수 있는 것이 바람직하지만, 자외선 영역 내에서 탐지되는 것은 특히 효율적이며 상당하며, 이에 따라, 매우 정확한 정밀도 및 안정성(reliability)을 가진 핫 스폿 뿐만 아니라 가시광선 스펙트럼 단독에 있는 핫 스폿 즉 즉 화염과 관련이 없으며 밝지 않은 핫 스폿도 탐지할 수 있게 된다.
광검출기는 예를 들어 다음의 그룹: 포토레지스터(photoresistor), 포토다이오드(photodiode), 포트트랜지스터(phototransistor), 포토셀(photocell), 태양 전지(photovoltaic cell) 중에서 선택되는 센서를 포함한다. 광검출기는 핫 스폿(3)을 직접 향한다(face). 또한, 바람직하게, 진동 탐지기(19)는 예를 들어 하나 또는 그 이상의 렌즈, 거울 또는 그 외의 다른 다이옵터(dioptre)를 포함하는 광 콜리메이터(optical collimator)(190)를 포함하며, 상기 광 콜리메이터는 광검출기 상에서 핫 스폿으로부터 나온 광선(ray)들을 시준한다(collimate).
게다가, 컨트롤 시스템은 프로그래밍되거나(programmed) 또는 임의의 경우에 진동 탐지기(19)의 탐지를 획득하기 위해 배열된 논리 유닛(21)를 포함하는데, 이 논리 유닛(21)은 상기 탐지에 따라 주입 시스템, 특히, 믹서 또는 믹서(11)들에 작동하는 적절한 구동 신호(driving signal)를 생성하고 처리한다. 논리 유닛(21)은 예를 들어 하나 또는 그 이상의 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서(programmable microprocessor)를 포함할 수 있다.
논리 유닛(21)은 진동 탐지기(19)의 출력 신호(output signal)의 주파수 스펙트럼(frequency spectrum)과 "이상적인" 주파수 스펙트럼 또는 기준값(reference)을 대조함으로써 주입 시스템에 작동할 수 있도록 배열되거나 프로그래밍되는 것이 바람직한데, 이상적인 주파수 스펙트럼은 무염 연소(flameless combustion) 기능을 가진 노(1)의 최적 기능(optimal functioning)에 상응한다. 이 목적을 위하여, 논리 유닛(21)은 두 스펙트럼 간의 지점-지점(point-by-point) 차이, 또는 적절한 계수(coefficient)로 가중치를 가지고(weighted) 충분히 작은 주파수 대역에서의 평균 차이를 평가할 수 있다. 또한, 스펙트럼은 바람직하게는 실질적으로 10 헤르츠 내지 30 킬로 헤르츠 사이, 보다 바람직하게는, 20 헤르츠 내지 20 킬로 헤르츠 사이에 포함된 주파수 대역에서 대조된다.
주입 시스템을 조절하기 위하여, 논리 유닛은 몇몇 대안의 알고리즘, 가령, 예를 들어, 최적 컨트롤 알고리즘, PID 컨트롤러 비례/정수/미분 알고리즘, 셀프-러닝 알고리즘(self-learning algorithm)을 작동시키도록 프로그래밍되거나 임의의 경우에 배열될 수 있다.
노(1)에는 단일의 진동 탐지기(19)의 탐지에 따라 조절되는 다수의 믹서(11) 또는 인젝터(12)가 제공될 수 있거나 혹은 M개의 진동 탐지기(19)의 탐지에 따라 조절되는 N개의 인젝터(12) 또는 믹서(11)가 제공될 수 있는데, 여기서, M 및 N은 둘 다 1보다 더 크고, M 및 N은 똑같거나 서로 다를 수도 있다.
한 실시예에서, 각각의 믹서(11)는 해당 믹서(11)에 가까이 위치되고 이러한 믹서와 결합되어(associated) 즉 M = N인 단일의 진동 탐지기(19)에 의한 탐지에 따라 조절되며, 이에 따라, 예를 들어, 각각의 믹서(11)/탐지기(19) 쌍은 그들에 가장 가까운 고온 챔버의 한 부분을 모니터링하고 조절한다. 또 다른 실시예에서, M개의 진동 탐지기(19)의 탐지에 따라 조절되는 N개의 인젝터(12) 또는 믹서(11)가 제공될 수 있는데, 여기서, M 및 N은 둘 다 1보다 더 크고, M < N이며 각각의 믹서(11)는 몇몇 진동 탐지기(19)의 탐지에 따라 구동된다(driven).
각각의 믹서(11) 또는 인젝터(12)의 조절은 ON/OFF 일 수 있는데 즉 단순히 믹서(11)를 작동시키거나 또는 작동해제시키는(deactivating) 것으로 구성될 수 있거나, 혹은 각각의 믹서(11)에 의해 분포된 연료와 희석액의 혼합물의 전체 유량(flow rate)을 연속 변경(continuous variation) 하거나 또는 임의의 경우에 몇몇 레벨(level)로 조절하는 것으로 구성된다. 각각의 믹서(11)에 의해 분포된 희석액의 유량 및 연료의 유량 사이의 비율(ratio)은 시간에 대해 변경될 수 있거나 또는 일정할 수 있는데, 희석액의 유량과 연료의 유량 사이의 일정한 비율로 조절하면 매우 만족스러운 성능(performance)을 제공할 수 있다. 컨트롤 시스템은 피드-포워드(feed-forward) 또는 피드백(feedback) 타입으로 구성될 수 있다. 피드-포워드 컨트롤 시스템에서, 논리 유닛(21)은 하나 또는 그 이상의 인젝터(12) 또는 믹서(11)를 구동시킬 수 있으며, 하나 또는 그 이상의 진동 탐지기(19)에 의해 탐지된 노의 주파수 스펙트럼과 이상적인 무염 상태에서 작동하는 노의 스펙트럼 사이의 차이를 단순히 줄이고 가능하다면 무효화시킬(nullify) 수 있다. 달리 말하면, 피드-포워드 컨트롤 시스템은 최적의 배출 레벨(emission level)을 가진 기준 상태(reference state)(모니터링)로부터 벗어난 시스템의 현재 상태의 발산(divergence)을 확인하며(verify), 상기 기준 상태는 예를 들어 공정(process)이 완전히 조절될 수 있는 상태로 실험실(laboratory)에서 수행되는 버너(burner)의 실험 특성을 통해 얻어진다(obtained). 이에 따라, 기준 레벨에 대한 발산 정도(divergence degree)를 평가하고(evaluate) 주입 시스템의 상응하는 조절 장치에 작동하는 주입의 국지화(localization) 및 유체 유량의 양을 작동시키고(activate), 작동해제시키거나(deactivate) 또는 변경시킨다(modify). 다른 한편으로, 피드백 컨트롤에서는, 예를 들어 위에서 언급한 모니터링 시스템(monitoring system)을 통해 주입된 유체의 양의 변화에 따른 신호의 변화를 연속적으로 확인하고 상기 신호에 따라 추정된(estimated) 배출량을 줄이는 데 따라 신호의 변화를 변경시킬 수도 있다.
이제, 반-완성 야금 제품(semi-finished metallurgical product), 가령, 예를 들어, 봉강(bloom), 바(bar) 또는 강철 와이어 로드(wire rod)를 가열시키도록 사용되는 노(1)의 작동의 한 예가 기술된다. 하기 작동 예에서, 노(3)에는 단일의 믹서(11) 또는 인젝터(12) 및 단일의 광 진동 탐지기(19)가 제공된다. 반-완성 제품(P)은 연속 컨베이어(7)에 의해 이동된 노(1)에 삽입된다. 적절한 개수의 반-완성 제품(P)이 노의 고온 챔버(3) 내에 삽입되면, 이동식 분리 벽(5)이 닫힌다. 고온 챔버 내의 온도 및 탐지기(19)에 의해 탐지된 광신호에 따르면, 컨트롤 시스템은, 예를 들어 일정한 지속기간(duration)을 가진 미리 결정된 시간 간격에서, 연료의 유량(Qc) 및 희석액의 유량(Qd)을 변경시켜, 탐지기(19)에 의해 방출된(emitted) 신호의 주파수 스펙트럼이 이상적인 무염 연소 상태, 또는 화염 연소, 원할 시에는, 예를 들어, 특히 일시적 상태(transient)에서 노(3)의 주파수 스펙트럼에 가능한 최대한 가깝도록, 인젝터(12) 또는 믹서(11)가 점차 주입되어야 한다. 특정 경우에서 탐지기(19)가 화염을 수반한 원치 않는 연소를 나타내는 스펙트럼을 탐지하면, 컨트롤 시스템은 연료 및 희석액이 고온 챔버 내로 주입되는 것을 차단하거나, 또는 오직 연료가 주입되는 것만을 억제시키며(inhibit), 가능하다면, 늘어만 양만큼 무염 상태가 다시 구현될 때까지 희석액이 주입되는 것을 지속할 수 있다.
종래의 기술들은, 무염 연소 공정에서 NOx의 배출량을 줄이기 위해 필요한, 희석액, 특히 수증기의 공급을 현저하게 감소시킬 수 있다고 실험적으로 밝혀졌다. 이렇게 현저한 감소로 가는 첫 번째 요인은 연료와 희석액을 고온 챔버 내에, 특히, 주입 제트 파이프(12) 내에 주입하기 전에 연료와 희석액을 혼합하는 것인데, 실제로는, 이러한 상태에서, 혼합은 보다 친밀하고(intimately) 효율적으로 발생하며, 훨씬 더 교란되고(disturbed) 변동이 심한(variable) 고온 챔버의 난류 환경(turbulent environment)로부터 보호된다. 희석액이 조연제와 이미 혼합된 상태로 분포되기 때문에, 희석액은 연소가 발생되는 고온 챔버의 영역에 바로 주입되거나, 혹은 임의의 경우에 희석액과 조연제에 가깝도록 변경되어, 따라서 훨씬 더 작은 양으로 훨씬 더 효율적이 된다. 이렇게 현저한 감소로 가는 또 다른 요인은 챔버 내에서 탐지된 연의 상태에 따라 조절되어 분포된다는 것인데, 오직 필요 시에 그리고 필요한 위치에서만 분포되는 희석액은 필요한 양만큼만 정확하게 분포된다. 게다가, 앞에 기술된 것은, 이상적인 무염 상태에 더 가까운 실제 연소를 O2의 3%가 건조 연무(dry fume)에 있는 질소산화물의 배출량을 1 ppm으로 내리는 지점으로 보내고, 이와 반대로, 종래 기술에 따른 무염 공정에서 NOx의 배출량은 O2의 3%가 항상 건조 연무에 있는 50-70 ppm 이하에 있을 수 없다. 게다가, 앞에 기술된 연소의 컨트롤 시스템은 교란적 및 일시적 현상 동안 무염 연소 상태를 매우 잘 최적화시킬 수 있는데, 가령, 예를 들어, 형태 및 수치(dimension)들로 처리되어야 하는 부분(piece)들의 노(3) 안에 있는 통로(passage)가 현저하게 상이하며, 단일의 노가 가열되어야 하거나, 혹은 분리 벽(3)이 반복적으로 개방되고 밀폐되는 다양한 범위의 철강 반-완성 제품(siderurgical semi-finished product)을 고려하기에 충분하다.
앞에 기술된 실시예들은 본 발명의 권리보호 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형예 및 변경예들을 가질 수 있다. 게다가, 모든 세부내용들은 기술적으로 균등한 요소들로 대체될 수 있다. 예를 들어, 사용된 재료 뿐만 아니라 그 수치들도 임의의 기술적인 요건들에 따를 수 있다. 본 명세서에 기술된 문구 "A는 B, C, D를 포함한다" 또는 "A는 B, C, D로 형성된다"는 특정 경우에서 "A는 B, C, D로 구성된다"로 기술되며 그 의미를 포함하는 것으로 이해해야 한다. 본 명세서의 가능한 변형예들의 예들 및 리스트는 비-제한적인 리스트들로 고려되어야 한다.

Claims (7)

  1. 반-완성 철강 제품, 금속 및 무기 재료를 처리하기 위해 사용될 수 있는 공업용 노(1)에 있어서, 상기 공업용 노는:
    - 연소가 발생되며 상기 연소에 의해 생성된 고온의 가스가 노 안에서 처리되어야 하는 재료(P)들과 직접 접촉되는 고온 챔버(3)를 포함하고;
    - 연료와 희석액(diluent)을 고온 챔버(3) 내에 주입하기 전에 연료와 희석액을 혼합하도록 배열된 믹서(11)를 적어도 포함하는 주입 시스템을 포함하는 연소 안정화 시스템을 포함하되, 희석액은 연소 생성물(combustion products) 내의 질소산화물의 양을 줄이는 효과를 가지고;
    - 고온 챔버 내에서 연소 동안 화염(flame) 및 그 외의 다른 핫 스폿(hot spot)들이 형성되는 것을 없애거나 혹은 임의의 경우에서는 이들이 형성되는 것을 줄일 수 있도록 하기 위하여, 주입 시스템에 작동하도록 배열된 컨트롤 시스템을 포함하되, 핫 스폿들은 화염이 있을 때 연소가 발생되는 영역을 나타내며;
    상기 컨트롤 시스템은 고온 챔버 내에서 광학, 전자기, 음향, 또는 기계적 진동을 탐지하도록 배열된 진동 탐지기(19)를 적어도 포함하고, 고온 챔버 내에서 연소 동안 화염이 형성되는 것을 없애거나 혹은 임의의 경우에서는 화염이 형성되는 것을 줄여서, 고온 챔버(3) 내의 연소 상태를 가능한 최대한 무염 상태로 유지할 수 있도록 하기 위하여, 진동 탐지기(19)의 탐지에 따라 주입 시스템을 조절하도록 배열되며,
    상기 컨트롤 시스템은:
    - 목표 주파수 스펙트럼(target frequency spectrum)을 도달하고자 하는 노 내의 연소 상태와 연계시키는(associating) 단계를 수행하되, 상기 도달하고자 하는 노 내의 연소 상태는 무염 상태이며;
    - 목표 주파수 스펙트럼을 하나 이상의 진동 탐지기(19)에 의해 방출된 신호 또는 신호들의 주파수 스펙트럼과 대조하는 단계;
    - 하나 이상의 진동 탐지기(19)에 의해 방출된 신호 또는 신호의 주파수 스펙트럼을 목표 주파수 스펙트럼에 보다 유사하게 만들기 위하여, 고온 챔버 내에 공급된 연료 및/또는 희석액의 유량(flow rate)을 변경시키도록, 하나 이상의 인젝터(12) 및/또는 하나 이상의 믹서(11)에 작동하는 단계를 수행하도록 프로그래밍되거나 배열되는 것을 특징으로 하는 공업용 노.
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 진동 탐지기(19)는 실질적으로 10 헤르츠 내지 30 킬로 헤르츠 사이에 포함된 주파수 대역에 있는 진동을 탐지하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공업용 노.
  3. 제1항에 있어서, 하나 이상의 진동 탐지기(19)는 다음의 그룹: 광검출기(photodetector), 포토레지스터, 포토다이오드, 포트트랜지스터, 포토셀, 태양 전지, 및 가시광선 스펙트럼 주파수, 적외선 주파수, 자외선 주파수 중 하나 또는 그 이상으로부터 선택되는 주파수 대역 내에 포함되는 전자기 방사선의 검출기 중에서 선택되는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 공업용 노.
  4. 제1항에 있어서, 주입 시스템은 고온 챔버(3) 내로 연장되는 외부 덕트(13), 및 외부 덕트(3) 내에 포함되고 상기 외부 덕트 내로 이어지는 내부 덕트(15)를 포함하는 인젝터(12)를 적어도 포함하며, 외부 덕트(13)와 내부 덕트(15) 중 하나는 연료 공급원에 연결되고 내부 덕트(15)와 외부 덕트(13)로부터의 다른 하나는 희석액 공급원에 연결되며, 주입 시스템은 연료와 희석액 둘 다 외부 덕트(13)로부터 배출되기 전에 외부 덕트(13) 내에서 연료와 희석액을 혼합하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 공업용 노.
  5. 제4항에 있어서, 내부 덕트(15)는 외부 덕트를 따라 연장되어 외부 덕트 내에서 끝을 이루는(end up) 것을 특징으로 하는 공업용 노.
  6. 제1항에 있어서, 컨트롤 시스템은 목표 주파수 스펙트럼과 실질적으로 10 헤르츠 내지 30 킬로 헤르츠 사이에 포함된 주파수 대역에 있는 하나 이상의 진동 탐지기(19)에 의해 방출된 신호 또는 신호들의 주파수 스펙트럼을 대조하도록 프로그래밍되거나 혹은 임의의 경우에서 배열되는 것을 특징으로 하는 공업용 노.
  7. 제1항에 따른 공업용 노(1) 내부의 연소를 조절하기 위한 공정에 있어서, 상기 공정은:
    - 하나 이상의 진동 탐지기(19)를 통해, 고온 챔버(3) 내에서 가능한 광학, 전자기, 음향 또는 기계적 진동을 탐지하는 단계를 포함하고;
    - 믹서(11) 내에서 연료와 희석액을 혼합하는 단계를 포함하되, 희석액은 수증기이고;
    - 연소 생성물 내에 존재하는 질소산화물의 양을 줄이기 위하여 노(1)의 고온 챔버(3) 내에서 희석액과 혼합된 연료를 주입하고, 고온 챔버(3) 내에서 연소 동안 화염 또는 그 외의 다른 핫 스폿들의 형성을 없애거나 또는 임의의 경우에서 줄여서, 고온 챔버(3) 내의 연소 상태를 가능한 최대한 무염 상태로 유지할 수 있도록 하기 위하여, 진동 탐지기(19)의 탐지에 따라, 희석액과 혼합된 연료를 고온 챔버(3) 내에 주입하거나 및/또는 믹서(11) 내에서 혼합시키게 하는 단계를 포함하며;
    - 목표 주파수 스펙트럼을 도달하고자 하는 노 내의 연소 상태와 연계시키는 단계를 포함하되, 상기 도달하고자 하는 노 내의 연소 상태는 무염 상태이며;
    - 목표 주파수 스펙트럼을 하나 이상의 진동 탐지기(19)에 의해 방출된 신호 또는 신호들의 주파수 스펙트럼과 대조하는 단계;
    - 하나 이상의 진동 탐지기(19)에 의해 방출된 신호 또는 신호의 주파수 스펙트럼을 목표 주파수 스펙트럼에 보다 유사하게 만들기 위하여, 고온 챔버 내에 공급된 연료 및/또는 희석액의 유량을 변경시키도록, 하나 이상의 인젝터(12) 및/또는 하나 이상의 믹서(11)에 작동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 공업용 노 내부의 연소를 조절하기 위한 공정.
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